[發明專利]一種一維擴張高馬赫數噴管葉片及其加工和應用

有效

• 申請號: 201210040308.X
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN103161775A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 公發全;劉萬發;李義民;賈春燕;韓新民
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: F04F5/44
• 分類號: F04F5/44;B23P15/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及一種結構緊湊的引射式葉片結構設計和加工方法，具體地說是一種無焊接點機械冷加工方法，實現具有側向進氣、橫流流出高馬赫數氣體的高壓葉片加工方法。

背景技術

一般引射器的高馬赫噴嘴采用軸對稱結構旋轉體，這樣在引射器流出高壓氣體在各個方向所具有壓力均衡，保持噴管形狀不變，而對鏡像對稱的一維噴管葉片而言，其葉片壁受氣體壓力，葉片壁需要力的支撐，否則就會使其形面發生變化，改變流出氣體馬赫數。所以需要設計葉片兩壁面加固結構，而采用內拉筋設計是很好結構設計。而引射式葉片結構越緊湊其混合效率就越高，混合區長度越短。而采用一維陣列式引射葉片具有較好的體積效率，葉片體積小，形成高馬赫數氣流距離短，具有適用性廣的特點。

發明內容

本發明的目的是提供一種一維擴張高馬赫數噴管葉片結構及其加工方法，減小引射器的尺寸，提高引射器的結構緊湊性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種一維擴張高馬赫數噴管葉片：

其為條狀體結構，以條狀體的長度方向為縱向方向，條狀體結構的橫截面為半橢圓形，半橢圓形的外表面構成橫向方向的亞音速收縮面形；

于長條體內部，從橫截面的長軸端點到橢圓圓心依次縱向設置有的側向進氣腔、緩沖腔、擴張面形腔；

側向進氣腔和緩沖腔間縱向設有隔板，隔板上設有通孔，側向進氣腔和緩沖腔通過隔板上的通孔相連通，通孔作為進氣孔；緩沖腔遠離側向進氣腔一側縱向設置有縫隙，形成喉道，縫隙向遠離緩沖腔一側逐漸平滑擴張，形面擴張面形腔；

在擴張面形腔遠離緩沖腔側的的上、下兩個側壁面上均延縱向方向設有相互間隔平行的擾齒，上、下兩個側壁面上的擾齒依次相對交錯設置，形成不對稱擾齒；

側向進氣腔的縱向方向的一端或兩端為進氣端。

側向進氣腔的橫截面為半橢圓形，隔板側為其短軸；一維擴張高馬赫數噴管葉片的寬度為橢圓短軸。

擾齒為一端彎折的長條形，擴張面形腔上、下兩個側壁面上的擾齒彎折端相對交錯設置。

不對稱擾齒位于擴張面形的末端，起著增強混合效率作用，擴張面形腔上、下兩個側壁面上的擾齒間的夾角15-25度，上、下兩個側壁面上的對應擾齒末端間距離在1.5～2.5mm；

擾齒寬度在2.3～2.7mm之間，每個側壁面上的相鄰擾齒中心距為擾齒寬度的2倍。

擴張面形其線形為多義線；

如果采用氮氣做工作氣體，多義線各坐標點為喉道尺寸乘以表一的對照點。

所述葉片的加工方法：

1)先采用線切割方法，于條狀體結構的一側加工出橫截面為半橢圓形側向進氣腔的形腔；

2)采用直接放電電極，從側向進氣腔伸入，在橢圓短軸側的位置進行放電電火花打孔，加工出進氣孔；

3)再進行線切割加工，對待加工器件精確定位，以確定側向進氣腔和進氣孔位置尺寸，采用慢走絲3遍，加工氣動形面，其中包括：亞音速收縮面形，緩沖腔，喉道，擴張面形腔，不對稱擾齒輪廓；

4)最后采用電火花切割技術，在不對擾齒輪廓形上切除多余部分，于擴張面形腔上、下兩個側壁面上形成一個個單獨擾齒，使兩側的擾齒具有平移對稱性。

采用慢走絲3遍是采用絲直徑0.05-0.1mm鉬絲，三遍慢走絲切割方法，第一遍慢走絲要切割待加工氣動面形；切割速度0.1mm/min，電流0.5-1A，電壓大于55V，線速度8m/min，這樣保證第一遍均勻切下，去削量單邊小于0.015mm；

第二遍慢走絲修正加工氣動面形：切割速度0.2mm/min，電流0.5-0.8A，電壓大于55V，線速度8m/min，這樣保證去削量單邊在0.01mm左右；

第三遍慢走絲修正氣動面形，提高精度和光潔度。切割速度0.2mm/min，電流0.5-1A(根據去前兩次削量情況適當調整，以保障整體的精度)，電壓大于55V，線速度8m/min，這樣保證去削量單邊在0.01mm左右。

為保證喉道0.15±0.01mm尺寸加工，將加工分為兩個區域，一是較高光潔度的擴張面形采用三遍慢走絲，而對于光潔度要求不高的亞音速收縮面形、緩沖腔、喉道，采用第一遍慢走絲、或第一和第三遍進行加工，如果第一遍慢走絲加工滿足喉道的0.15±0.01mm尺寸，就不需要第三遍的慢走絲加工，否則采用第三遍慢走絲進行修整。

所述葉片應用于引射器中，從條狀體橫截面的長軸端點到橢圓圓心的方向與引射器氣流方向相同；沿條狀體橫截面的橢圓短軸方向，葉片采用陣列方式間隔排布。